JP3373672B2 - 定着装置 - Google Patents

定着装置

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JP3373672B2
JP3373672B2 JP24093194A JP24093194A JP3373672B2 JP 3373672 B2 JP3373672 B2 JP 3373672B2 JP 24093194 A JP24093194 A JP 24093194A JP 24093194 A JP24093194 A JP 24093194A JP 3373672 B2 JP3373672 B2 JP 3373672B2
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泰彦 田口
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  • Fixing For Electrophotography (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
  • Control Of Resistance Heating (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置、レーザ
ービームプリンタ、普通紙複写機、普通紙FAX等に用
いられる定着装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に画像形成装置の定着装置は、図1
0に示すように、内部にヒータ50を内蔵した定着ロー
ラ51と、定着ローラ51に圧接した加圧ローラ52と
から構成されている。定着ローラ51に、トナー像を転
写した用紙を加圧ローラ52により圧接して、ヒータ5
0の熱と圧力とによりトナー像を溶融し、用紙に定着し
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】定着ローラ51には、
高い圧力が付与されるので、定着ローラは厚肉に形成さ
れていた。しかし、定着ローラ51を厚肉にすると、熱
容量が大きくなり、定着装置の立ち上りに時間が掛かる
という問題があった。
【0004】そこで、定着ローラを薄肉の熱容量の小さ
い円筒体で構成して、定着装置の立上りを良くすること
が考えられるが、しかし、定着ローラを薄肉の円筒体で
構成すると、図10に示すように、定着ローラ51がそ
の半径方向につぶれたり、図11に示すように、定着ロ
ーラ51に撓みが発生する。薄肉の定着ローラ51に
は、このように、定着ローラ51が変形すると、加圧ロ
ーラ52との間に隙間ができ定着不良が発生したり、定
着ローラ51が破損するという問題がある。
【0005】特開昭61−59381号公報には、複数
個の断熱補強リングと複数本のリング支持棒とにより、
定着ローラの機械的強度を増し、また発熱体からの熱の
逃げを防止することにより定着性を良好にした技術が紹
介されている。
【0006】薄肉な周壁を有する定着ローラの周壁内面
に、補強のリブを突設して、定着ローラの機械的強度を
増した技術が実開昭56−7949号に紹介されてい
る。
【0007】上述の補強リングとリング支持棒とを設け
た技術には、定着ローラ内部に幾つもの材料を設置して
いるので、定着ローラの温度上昇が遅れるという問題が
ある。さらに、定着ローラのたわみを防ぐためのリング
支持棒によってヒータからの光が遮断されるので、定着
ローラの温度ムラが発生するという問題もある。
【0008】リブを設置した技術にも、定着ローラの熱
容量が大きくなり、定着ローラの温度上昇が遅れるとい
う問題がある。
【0009】本発明は、定着ローラのたわみ、半径方向
のつぶれを防止でき、定着ローラの温度が均一で、立上
りが速い定着装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
熱源を内部に有し、該熱源により加熱される薄肉の円筒
体からなる定着ローラと、上記定着ローラに圧接する加
圧ローラと、上記円筒体の内周面に外周縁が接合し、上
記円筒体の半径方向のつぶれを防止する補強部材とを有
する定着装置であって、上記定着ローラは、その両端部
において外周面を支持部材で支持され、上記補強部材
は、上記支持部材の両支持位置と、その両支持位置の中
央との少なくとも3箇所に配置され、すべての補強部材
が、支持部材の両支持位置の中央に関して対称に配列さ
れている定着装置において、上記補強部材は、その周面
が上記定着ローラの内面と接合する円盤状部材であり、
上記定着ローラと同等以上の熱伝導率と、熱膨張率とを
有し、かつ、上記熱源の輻射熱を全反射する材料である
か又は、その表面に上記輻射熱を全反射する処理層が形
成されていて、そのうちの上記中央部の補強部材は、上
記輻射熱を全反射する面をその両面に有し、上記補強部
材の配置位置に対する上記熱源の配熱が、他の部分より
高くなっていて、上記定着ローラの温度制御のためのセ
ンサーを、上記定着ローラの外周面の、上記補強部材の
配置位置以外の部分に設けたことを特徴とする。
【0011】上記補強部材が、上記定着ローラと同等以
上の熱伝導率を有した材料で作られている。
【0012】上記補強部材が、その端面を上記定着ロー
ラの内面と接合する円盤状部材である。
【0013】上記補強部材の熱膨張率が、上記定着ロー
ラの熱膨張率と同等以上である。
【0014】上記補強部材が、上記定着ローラ内部に設
けられた熱源の輻射熱を全反射する材料であるか又は、
その表面に上記輻射熱を全反射する処理層が形成されて
いる。
【0015】上記補強部材の配置位置に対する熱源の配
熱が、他の部分より高くなっている。
【0016】上記定着ローラの温度制御のためのセンサ
ーを、上記補強部材の配置位置以外の部分に設けた。
【0017】請求項2記載の発明は、請求項1記載の定
着装置において、上記補強部材がその端面を上記定着ロ
ーラの内面と接合する、部分欠損円盤状部材である。
【0018】
【作用】請求項1記載の発明では、定着ローラ内部に補
強部材を装着することにより、定着ローラの半径方向の
つぶれが生じない。
【0019】定着ローラの熱伝導率と同等以上の熱伝導
率を持つ補強部材が熱を即座に定着ローラへと伝導す
る。
【0020】その端面を定着ローラの内面と接合する円
盤状部材の補強部材が効率良く定着ローラのつぶれを防
止する。
【0021】対称に配置された補強部材が、釣り合い良
く定着ローラを補強する。
【0022】定着時にヒータの熱により定着ローラと同
等に補強部材が膨張し、定着ローラと補強部材との間に
隙間が生じない。
【0023】ヒータからの輻射熱を補強部材が全反射し
て定着ローラを均一に加熱する。
【0024】補強部材の取付位置の配熱を他の部分より
高く設定した熱源からの熱が定着ローラの表面を均一な
温度に加熱する。
【0025】請求項2記載の発明では、その端面を定着
ローラの内面と接合する部分欠損円盤状部材の補強部材
が定着ローラの温度分布にあまり影響を与えることなく
定着ローラのつぶれを防止する。
【0026】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0027】図1、図2において、符号10は定着装置
を表している。定着装置10は、アルミニウム等の熱伝
導率の良い薄肉の円筒体からなる定着ローラ1と、定着
ローラ1に圧接する加圧ローラ3と、両ローラ1、3
を、軸受を介して回転自在に支持する支持部材としての
一対の側板6とから主に構成されている。
【0028】定着ローラ1の内部には、定着ローラ1を
加熱する熱源としてのヒータ2が定着ローラ1の長手方
向に一列に配置されている。定着ローラ1の内周面に
は、定着ローラ1の半径方向のつぶれを防止するための
補強部材4の外周縁4aが接合している。
【0029】加圧ローラ3の軸3aには、図示しない駆
動ギアが固着されていて、モータ等により加圧ローラ3
は回転駆動される。加圧ローラ3は、付勢手段例えばバ
ネにより定着ローラ1に圧接されている。
【0030】補強部材4は、定着ローラ1と同等以上の
熱伝導率を有した材料で、中央部に穴のあいた円盤状
(ドーナツ状)に形成され、定着ローラ1の内周面に圧
入されていて、その穴には、ヒータ2が緩く挿入されて
いる。補強部材4を定着ローラ1と同等以上の熱伝導率
を有した材料で形成すると、ヒータ2の熱をすぐに定着
ローラに伝導できる。
【0031】補強部材4は、本例において、一対の側板
6による定着ローラ1の両端部の支持位置と、両支持位
置の中央と、中央部近傍に2か所の合計5枚設けられ、
それら補強部材4は、両支持位置の中央に関して対称に
配置されている。
【0032】定着ローラ1が一対の側板6により支持さ
れる両端部の支持位置と、中央部とには、せん断応力と
曲げ応力が集中し、これらの部位で、定着ローラ1につ
ぶれが発生し易い。よって、補強部材4は、本例におい
て、一対の側板6による定着ローラ1の両端部の支持位
置と、両支持位置の中央と、中央部近傍に2か所に合計
5枚設けられ、それら補強部材4は、両支持位置の中央
に関して対称に配置されている。このように補強部材4
を両支持位置の中央に関して対称に配置すると、定着ロ
ーラ1を釣合いをもって補強できる。また、定着ローラ
1の両端の補強部材4がヒータ2の熱を外側に逃がさな
いため、定着ローラ1の両端部の温度低下を防ぐことが
できる。
【0033】定着ローラ1の外周面であり、補強部材4
の配置位置以外の部分には、定着ローラ1の温度制御の
ためのセンサー5が設けられている。センサー5は、図
示しない制御手段に接続されていて、制御手段は、セン
サー5からの情報に基づいてヒータ2の通電を制御す
る。
【0034】補強部材4の熱膨張率が定着ローラ1の熱
膨張率より小さい場合に、ヒータ2に通電すると、図3
に示すように、補強部材4と定着ローラ1との間に隙間
が発生し、定着ローラ1につぶれが発生することが考え
られる。よって本例では、補強部材4を、定着ローラ1
の熱膨張率と同等以上の熱膨張率を有する材料で形成し
ている。
【0035】定着ローラ1の内部に補強部材4を配置す
ると、図4aに示すように、補強部材4がヒータ2から
の光の一部(同図において2点鎖線で示す)を遮断し、
定着ローラ1の内面の受光エネルギーが、図4bに示す
ように均一でなくなり、定着ローラ1の表面の温度にム
ラができることが考えられる。そこで図5aに示すよう
に、補強部材4に代えて、ヒータ2からの輻射熱を全反
射する材料で形成された補強部材44を用いると、図5
bに示すように、定着ローラ1の内面の受光エネルギー
が略均一になり、定着ローラ1の表面の温度を略均一に
できる。補強部材44をヒータ2からの輻射熱を全反射
する材料で形成したが、補強部材の表面に、輻射熱を全
反射する処理層を形成しても良い。
【0036】図6a、図6bに示すように、補強部材4
の配置位置に対するヒータ2の配熱を他の部分より高く
して、補強部材4の配置位置の定着ローラ1の表面温度
の低下を防止しても良い。これは、例えば、ヒータ2の
ニクロム線の巻数を、補強部材4に対応する位置のみ多
くすることにより達成できる。
【0037】図1〜図6に示した例では、円盤状の補強
部材4、44を用いたが、これに代えて、図7、図8に
示すように、部分欠損円盤状の補強部材14、24を用
いても良い。円盤状の補強部材4を用いると、補強部材
4と定着ローラ1の内周面との接触面積が大きくなるた
め補強力が強くなる作用効果がある。また、補強部材1
4、24を用いると、定着ローラ1の温度分布が均一に
なり、且つ、補強部材を含めた定着ローラの熱容量を小
さくすることができ、定着ローラ1の温度を早く上げる
ことができ、定着装置の立上りが早くなる。
【0038】
【発明の効果】請求項1記載の発明では、定着ローラ内
部に補強部材を配置することにより、定着ローラにつぶ
れが生じなくなり、定着ローラの厚さをいっそう薄くで
きるので熱容量が小さくなり定着装置の立上りが早くな
る。また、補強部材を両支持位置の中央に関して対称に
配置したので釣り合い良く定着ローラを補強できる。
【0039】定着ローラの熱伝導率と同等以上の熱伝導
率を持つ補強部材が熱を即座に定着ローラへと伝導する
ので、定着装置の立上りが早くなる。
【0040】端面を定着ローラの内面と接合する円盤状
部材の補強部材が効率良く定着ローラを補強する。
【0041】定着時に熱源からの熱により定着ローラと
同等に補強部材が膨張し、定着ローラと補強部材との間
に隙間が生じないので、室温時においても高温時におい
ても定着ローラの補強をすることができる。
【0042】ヒータからの輻射熱を補強部材が全反射し
て定着ローラを均一に加熱するので、定着ローラの表面
の温度ムラの発生を防ぐことができる。
【0043】補強部材の取付位置の配熱を他の部分より
高く設定した熱源からの熱が定着ローラの表面を均一な
温度に加熱するので、補強部材を取り付けた位置の定着
ローラ表面の温度低下を防ぐことができる。
【0044】補強部材の取付位置以外の部分にセンサー
を配置したので、定着ローラの温度制御を正確に行うこ
とができる。
【0045】請求項2記載の発明では、その端面を定着
ローラの内面と接合する部分欠損円盤状部材の補強部材
が、定着ローラの温度分布にあまり影響を与えることな
く定着ローラを補強する。また、体積が小さい分熱容量
が小さくなり定着装置の立ち上がりが早くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す定着装置の一部破断斜
視図である。
【図2】本発明の一実施例を説明する斜視図である。
【図3】本発明の一実施例を説明する定着ローラの側断
面図である。
【図4】aは本発明の一実施例に用いられる定着ローラ
の部分縦断面図、bは定着ローラの内周面の位置と熱源
からの受光エネルギーとの関係を表すグラフである。
【図5】aは本発明の他の実施例に用いられる定着ロー
ラの縦断面図、bは定着ローラの内周面の位置と熱源か
らの受光エネルギーとの関係を表すグラフである。
【図6】aは本発明のさらに他の実施例を説明する定着
ローラの縦断面図、bは定着ローラの内周面の位置と熱
源の配熱との関係を表すグラフである。
【図7】他の補強部材を説明する定着ローラの横断面図
である。
【図8】さらに別の補強部材を示す斜視図である。
【図9】従来の定着装置を示す正面図である。
【図10】従来の定着装置の問題点を説明する定着ロー
ラの側面図である。
【図11】従来の定着装置の問題点を説明する定着ロー
ラの正面図である。
【符号の説明】
1 定着ローラ 2 ヒータ 3 加圧ローラ 4、14、24、34 補強部材 5 センサー 6 支持部材としての側板 10 定着装置
フロントページの続き (72)発明者 芝木 弘幸 東京都大田区中馬込1丁目3番6号・株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 昭61−59381(JP,A) 特開 昭53−129655(JP,A) 特開 昭59−30571(JP,A) 特開 昭57−155571(JP,A) 特開 平2−163784(JP,A) 実開 昭56−7949(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱源を内部に有し、該熱源により加熱され
    る薄肉の円筒体からなる定着ローラと、上記定着ローラ
    に圧接する加圧ローラと、上記円筒体の内周面に外周縁
    が接合し、上記円筒体の半径方向のつぶれを防止する補
    強部材とを有する定着装置であって、上記定着ローラ
    は、その両端部において外周面を支持部材で支持され、
    上記補強部材は、上記支持部材の両支持位置と、その両
    支持位置の中央との少なくとも3箇所に配置され、すべ
    ての補強部材が、支持部材の両支持位置の中央に関して
    対称に配列されている定着装置において、上記補強部材
    は、その周面が上記定着ローラの内面と接合する円盤状
    部材であり、上記定着ローラと同等以上の熱伝導率と、
    熱膨張率とを有し、かつ、上記熱源の輻射熱を全反射す
    る材料であるか又は、その表面に上記輻射熱を全反射す
    る処理層が形成されていて、そのうちの上記中央部の補
    強部材は、上記輻射熱を全反射する面をその両面に有
    し、上記補強部材の配置位置に対する上記熱源の配熱
    が、他の部分より高くなっていて、上記定着ローラの温
    度制御のためのセンサーを、上記定着ローラの外周面
    の、上記補強部材の配置位置以外の部分に設けたことを
    特徴とする定着装置。
  2. 【請求項2】上記補強部材は、その端面を上記定着ロー
    ラの内面と接合する、部分欠損円盤状部材である請求項
    1記載の定着装置。
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KR102164090B1 (ko) * 2019-05-21 2020-10-12 한국기계연구원 마이크로 소자 전사장치

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